Основная функция 120Ω терминального резистора шины RS-485
Установка 120Ω терминального резистора на обоих концах шины RS-485 имеет основной целью согласование импеданса для устранения отражения сигнала и обеспечения качества связи. Это похоже на возведение «волнореза», соответствующего характеристикам волны, когда волна ударяется о берег, чтобы поглотить энергию, а не позволить ей отразиться и создать беспорядок.
Почему добавляют 120Ω терминальный резистор?
Витая пара, используемая в связи RS-485, при высокочастотных сигналах может рассматриваться как «линия передачи». Она имеет собственный характеристический импеданс, обычно 120Ω. Когда электрический сигнал достигает конца шины, если импеданс на конце не согласован с характеристическим импедансом кабеля, часть энергии сигнала не может быть поглощена и происходит отражение.
- Предотвращение отражения сигнала: несогласованность импеданса на конце (например, входной импеданс приёмника до 96кΩ) приводит к отражению сигнала.
- Обеспечение целостности сигнала: отражённый сигнал накладывается на исходный, вызывая искажение формы волны, звон, что может привести к ошибкам связи, потере пакетов и даже сбою связи.
- Причина выбора 120Ω: типичное значение характеристического импеданса стандартной витой пары RS-485 составляет 120Ω; когда номинал терминального резистора равен характеристическому импедансу кабеля, сигнал полностью поглощается на конце, обеспечивая оптимальную передачу.
Что произойдёт, если не добавить терминальный резистор?
Без терминального резистора шина столкнётся с рисками, вызванными отражением сигнала:
- Искажение формы сигнала: отражение приводит к появлению «звона» или «ступенчатых» искажений сигнала.
- Повышение коэффициента ошибок связи: приёмник может не распознать искажённый сигнал, что приведёт к ошибкам данных.
- Нестабильность или прерывание связи: при высокоскоростной (например, >19.2Кбит/с) или дальнобойной (например, >200м) связи отражение может привести к полному сбою связи.
- Снижение надёжности системы: увеличивает сложность отладки и может вызывать случайные сбои в жёстких условиях, таких как промышленность.
Когда обязательно добавлять терминальный резистор?
Терминальный резистор не всегда обязателен; необходимость его добавления в основном зависит от расстояния связи и скорости передачи. Как правило, при выполнении следующих условий настоятельно рекомендуется добавлять:
- Большое расстояние связи: обычно считается более 200 или 300 метров.
- Высокая скорость связи: скорость передачи выше 19.2Кбит/с.
- Сильные промышленные помехи: вблизи мощных источников помех, таких как преобразователи частоты, крупные двигатели.
Если расстояние связи очень короткое (например, несколько метров) и скорость низкая (например, 9600бит/с), обычно можно работать без терминального резистора; слепое добавление может, наоборот, из-за чрезмерной нагрузки снизить амплитуду сигнала и вызвать новые проблемы связи.
Как правильно добавить терминальный резистор?
При правильном добавлении терминального резистора необходимо учитывать количество, расположение и номинал:
- Количество и расположение: необходимо и обязательно устанавливать по одному на обоих физических концах шины; промежуточные узлы не требуют. Установка на всех узлах приведёт к слишком низкому импедансу из-за параллельного соединения и недостаточной нагрузочной способности.
- Номинал: использовать резистор 120Ω.
- Рекомендации по проектированию: при аппаратном проектировании можно предусмотреть посадочные места для резисторов и решить, паять ли их, по результатам фактических испытаний.
«Побочные эффекты» добавления терминального резистора
Добавление терминального резистора увеличивает потребление мощности приёмопередатчика (ток драйвера может возрасти с 27мА до 83мА) и снижает амплитуду сигнала драйвера. В приложениях с низким энергопотреблением или с очень большим количеством узлов необходимо искать компромисс.
| Параметр | Без терминального резистора | С 120Ω терминальным резистором |
|---|---|---|
| Ток драйвера | около 27мА | около 83мА |
| Амплитуда сигнала | выше | ниже |
| Потребляемая мощность | низкая | высокая |
Заключение
Проще говоря, 120Ω терминальный резистор — это ключевой согласующий элемент шины RS-485 для обеспечения качества сигнала при высокоскоростной и дальнобойной связи, предназначенный для устранения отражения сигнала. Однако в сценариях с низкой скоростью и малой дальностью он является опциональным и требует взвешивания преимуществ и недостатков в зависимости от реальной ситуации.
Чтобы узнать больше, вы можете добавить WeChat ниже для консультации или присоединиться к группе обмена по приборам и измерениям для общения, либо позвонить по телефону 153 2371 3323.